智能減振型深海浮式風機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用在深海上的浮式風機。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對能源需求的日益增長，圍繞能源的爭端和矛盾日益突出。尋找新型能源替代化石能源，為人類今后的可持續(xù)發(fā)展提供無盡的動力，是人類目前面臨的重大問題。風能作為無污染的新型綠色可再生能源，受到人類越來越廣泛的關(guān)注，許多陸上的風電場陸續(xù)建立起來，但是僅靠陸上風力發(fā)電是遠遠不夠的，海上有著尚未被開發(fā)的廣闊空間和豐富資源，如風能，利用海上風能發(fā)電可為人類提供大量可再生清潔能源，海上風能發(fā)電已經(jīng)成為世界各國新能源開發(fā)的重要方向。
[0003]目前海上風能發(fā)電正在不斷向深海擴展，深海風機技術(shù)是國內(nèi)外研宄的熱點，而我國尚處于起步階段，隨著科研技術(shù)的不斷完善，海上風能發(fā)電從淺海的粧柱型向深海的浮式發(fā)展是必然趨勢。對于深海浮式風機來說，支撐結(jié)構(gòu)是其重要組成部分，承受水動力與空氣動力的雙重交變載荷，在其全壽命期內(nèi)，疲勞載荷循環(huán)次數(shù)很高，再加上其結(jié)構(gòu)柔性大，工作環(huán)境惡劣，在極端海況下動力響應(yīng)很大，其支撐結(jié)構(gòu)振動尤為明顯，極易誘發(fā)疲勞破壞。因此，支撐結(jié)構(gòu)的疲勞強度需要特別關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)目的是提供一種新型結(jié)構(gòu)的智能減振型深海浮式風機，采用振動控制技術(shù)減輕結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，有效降低風機結(jié)構(gòu)的疲勞損傷和結(jié)構(gòu)中的極限應(yīng)力，提高風機的使用壽命。
[0005]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明公開的技術(shù)方案為:
[0006]一種智能減振型深海浮式風機，包括風機葉片、發(fā)電機組、塔架、浮式基礎(chǔ)和錨泊系統(tǒng)，其特征在于:
[0007]所述風機葉片安裝在塔架頂部，塔架架設(shè)在與錨泊系統(tǒng)連接的浮式基礎(chǔ)上，所述塔架上安裝有環(huán)形減振裝置，所述環(huán)形減振裝置與塔架架體剛性連接；
[0008]所述環(huán)形減振裝置包括內(nèi)管、外管以及均勻分布在內(nèi)、外管壁之間的多個減振單元，所述減振單元設(shè)有加速度傳感器和磁流變阻尼裝置，所述磁流變阻尼裝置的阻尼筒與內(nèi)管外壁或外管內(nèi)壁連接，阻尼筒活塞桿頂端相應(yīng)地抵住外管內(nèi)壁或內(nèi)管外壁，所述加速度傳感器與磁流變阻尼裝置的電流控制器連接。
[0009]當風機塔架受到外界沖擊振動或者塔架內(nèi)部設(shè)備自身產(chǎn)生振動時，減振單元的加速度傳感器感受到由塔架振動產(chǎn)生的加速度，并輸出對應(yīng)的信號到磁流變阻尼裝置的電流控制器，電流控制器根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信號，控制阻尼筒產(chǎn)生合適的阻尼力，快速消耗振動能量，衰減振動保護塔架不受破壞。
[0010]在上述技術(shù)內(nèi)容基礎(chǔ)上，進一步的改進方案還包括:
[0011]相鄰減振單元之間的管腔內(nèi)填充有減振材料，優(yōu)選采用聚氨酯材料。
[0012]所述減振單元還設(shè)有伸縮器以及檢測伸縮器伸縮狀態(tài)的角度傳感器，所述伸縮器為交叉式伸縮架或具有波紋折邊的管式伸縮器。所述伸縮器兩端分別連接在環(huán)形減振裝置的內(nèi)管壁和外管壁上，所述角度傳感器與所述電流控制器連接。當塔架振動超過一定程度時，伸縮器構(gòu)件會隨著內(nèi)、外管壁做伸縮運動，其架桿或折邊等構(gòu)件之間會產(chǎn)生角度變化，這種角度的變化也能夠直觀的反應(yīng)振動發(fā)生的程度，與加速度傳感器配合使用，全面的反應(yīng)振動狀態(tài)。
[0013]上述的傳感器均通過信號放大器與磁流變阻尼裝置的電流控制器連接。
[0014]所述環(huán)形減振裝置的內(nèi)管中設(shè)有支撐鋼架。
[0015]所述塔架為管式架體，塔架管體內(nèi)部設(shè)有一層以上的設(shè)備平臺，所述平臺的下方以及塔架與浮式基礎(chǔ)連接的部位均設(shè)有所述環(huán)形減振裝置。
[0016]作為優(yōu)選方式，所述浮式基礎(chǔ)采用五角式結(jié)構(gòu)，包括位于塔架下方的浮箱以及等距間隔圍繞在所述浮箱外圍的五個浮柱，相鄰浮柱之間通過外部桁架連接，浮柱與浮箱之間通過內(nèi)部桁架連接，各浮柱頂部通過繩索連接在所述塔架上，在平面和空間上形成三角式的支撐結(jié)構(gòu)，提高了整個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)性。
[0017]所述繩索優(yōu)選采用高分子聚乙烯材料，繩索中部可進一步設(shè)置減振阻尼器。
[0018]所述錨泊系統(tǒng)為采用交叉型布鏈方式的多點散射系泊系統(tǒng)，對整個風機起到很好的固定作用。
[0019]本發(fā)明深海浮式風機采用了一種智能控制的環(huán)形減振裝置，目的是改變傳統(tǒng)技術(shù)僅依靠材料和自身結(jié)構(gòu)強度來提高塔架抗振性的設(shè)計思想，通過可調(diào)的阻尼緩沖來消耗和衰減風機自身和受外部荷載作用產(chǎn)生的振動能量，結(jié)構(gòu)新穎，且設(shè)計科學合理，有效提高風機塔架及其支撐結(jié)構(gòu)的抗疲勞強度，提高風機設(shè)備的安全性與使用壽命。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為減振單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為塔架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為環(huán)形減振裝置的橫截面示意圖；
[0024]圖5為環(huán)形減振裝置的剖面示意圖；
[0025]上圖中:
[0026]I風機葉片，2塔架，3環(huán)形減振裝置，4浮柱，5浮柱頂座，6錨泊線，7內(nèi)部桁架，8配重塊，9外部桁架，10阻尼器，11浮柱底座，12浮箱，13環(huán)槽，14繩索，31減振材料，32減振單元，32-1伸縮器，32-2角度傳感器，32-3阻尼筒，32-4信號放大器，32-5加速度傳感器，32-6電流控制器，33支撐鋼架。
【具體實施方式】
[0027]為了進一步闡明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征與工作原理，下面結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明做出詳細的介紹。
[0028]如圖1至圖5所示的一種智能減振型深海浮式風機，基于半潛式的設(shè)計原理，通過浮式基礎(chǔ)漂浮在深海海面上，具體包括以下組成部分:
[0029]I)風機葉片I與發(fā)電機組；
[0030]所述風機葉片I安裝在塔架2頂部。風機葉片I是將風力轉(zhuǎn)換為機械能的重要部件，發(fā)電機組將由風機葉片I得到的轉(zhuǎn)速調(diào)整后傳遞給發(fā)電機構(gòu)均勻運轉(zhuǎn)。
[0031]2)環(huán)形減振裝置3;
[0032]如圖2、圖4、圖5所示的一實施例，所述環(huán)形減振裝置3包括內(nèi)管、外管以及均勻分布在內(nèi)、外管壁之間的多個減振單元32。所述減振單元32設(shè)有加速度傳感器32-5、伸縮器32-1、角度傳感器32-2和磁流變阻尼裝置。
[0033]所述減振單元32的前后兩端各設(shè)有一座體，內(nèi)側(cè)座體固定在內(nèi)管外壁上，外側(cè)座體固定在外管內(nèi)壁上，加速度傳感器32-5安裝在所述座體上。所述磁流變阻尼裝置的阻尼筒32-3固定在內(nèi)座體上，阻尼筒伸出的活塞桿頂端抵在外座體上。所述伸縮器32-1的前后兩端也分別連接在內(nèi)座體和外座體上。所述角度傳感器32-2設(shè)置在伸縮器32-1上，用于監(jiān)測伸縮器32-1的伸縮狀態(tài)。
[0034]所述加速度傳感器32-5、角度傳感器32-2分別通過信號放大器32_4與磁流變阻尼裝置的電流控制器32-6連接。所述電流控制器32-6與電源設(shè)備連接，并設(shè)有處理模塊用于分析判斷上述傳感器采集的數(shù)據(jù)信號，所述處理模塊根據(jù)判斷結(jié)果向阻尼筒